JP2010056443A - Nonvolatile semiconductor memory and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体メモリ及びその製造方法に係り、特に、フラッシュメモリの構造及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure of a flash memory and a manufacturing method thereof.
不揮発性半導体メモリ、例えば、フラッシュメモリは、記憶装置として様々な電子機器に搭載されている。
フラッシュメモリは、記憶容量の増大が求められているため、素子サイズの微細化が推し進められている。近年では、リソグラフィ(露光)の加工限界寸法よりも小さな寸法を実現するため、例えば、側壁加工技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
A nonvolatile semiconductor memory, for example, a flash memory, is mounted on various electronic devices as a storage device.
Since the flash memory is required to have an increased storage capacity, miniaturization of the element size is being promoted. In recent years, for example, a sidewall processing technique has been proposed in order to realize a dimension smaller than the processing limit dimension of lithography (exposure) (see, for example, Patent Document 1).
また、フラッシュメモリの配線のレイアウト及び構造を工夫することによっても、記憶容量の増大が図られている。この一例としては、メモリセル或いは複数のメモリセルを含むメモリセルユニットをソース線に接続するためのコンタクトの形状が挙げられる。フラッシュメモリにおいて、その動作を考慮した場合、メモリセル(メモリセルユニット)に接続されるソース線は、ソース線の延在方向に並んで配置されている複数のメモリセルで一括して制御されているため、共有できる。そのため、フラッシュメモリでは、複数のメモリセルで共有できるライン状のコンタクトが用いられる。このようなライン状(LI構造と呼ぶ)のコンタクトを採用することで、コンタクトの寸法を小さくできる。 The storage capacity is also increased by devising the layout and structure of the wiring of the flash memory. As an example of this, there is a contact shape for connecting a memory cell or a memory cell unit including a plurality of memory cells to a source line. In the flash memory, when considering its operation, the source lines connected to the memory cells (memory cell units) are collectively controlled by a plurality of memory cells arranged side by side in the extending direction of the source lines. So you can share. Therefore, in the flash memory, a line-shaped contact that can be shared by a plurality of memory cells is used. By adopting such a line-shaped (referred to as LI structure) contact, the size of the contact can be reduced.
上記の側壁加工技術を用いてメモリセルアレイ内にアクティブ領域を形成した場合、メモリセルアレイは、LI構造のコンタクトの延在方向に、アクティブ領域と素子分離領域(素子分離絶縁膜)とが交互に配列された構造となる。この場合、LI構造のコンタクト底部は、アクティブ領域及び素子分離絶縁膜に接触する。 When the active region is formed in the memory cell array using the above sidewall processing technique, the memory cell array has the active region and the element isolation region (element isolation insulating film) alternately arranged in the extending direction of the LI structure contact. It becomes the structure made. In this case, the contact bottom portion of the LI structure is in contact with the active region and the element isolation insulating film.
LI構造のコンタクトを形成するために、アクティブ領域上及び素子分離絶縁膜上の層間絶縁膜内にコンタクトを埋め込むライン上の溝を形成する際、アクティブ領域上面及び素子分離絶縁膜上面は、層間絶縁膜に対するエッチング条件下にさらされる。この際、層間絶縁膜のエッチング条件に対して、素子分離絶縁膜は、アクティブ領域と比較して十分な大きさのエッチング選択比を確保できない場合が多く、素子分離絶縁膜に対するエッチングが生じ、素子分離絶縁膜上端がアクティブ領域上端よりも半導体基板側に落ち込む。 When forming a trench on the line for embedding the contact in the interlayer insulating film on the active region and on the element isolation insulating film to form the LI structure contact, the upper surface of the active region and the upper surface of the element isolation insulating film are interlayer insulating The film is exposed to etching conditions. At this time, the element isolation insulating film often cannot ensure a sufficiently large etching selection ratio as compared with the active region with respect to the etching condition of the interlayer insulating film, and etching occurs in the element isolation insulating film. The upper end of the isolation insulating film falls closer to the semiconductor substrate than the upper end of the active region.
このため、コンタクト領域の半導体基板表面は凸凹を有した構造になり、LI構造のコンタクト底部は、アクティブ領域上面だけでなく、アクティブ領域側面とも接触する構造となってしまう。
これに起因して、素子分離絶縁膜の絶縁耐圧が低下し、リーク電流の増大など、素子特性の劣化が生じてしまう。
As a result, the withstand voltage of the element isolation insulating film is lowered, and element characteristics are deteriorated such as an increase in leakage current.
本発明は、素子特性の劣化を抑制する技術を提案する。 The present invention proposes a technique for suppressing deterioration of element characteristics.
本発明の例に関わる不揮発性半導体メモリは、半導体基板内に設けられるメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイ内に第1方向に沿って並んで設けられ、露光による加工限界より小さい寸法を有する複数の第1アクティブ領域と、前記複数のアクティブ領域内の各々に設けられ、第1方向と交差する第2方向に沿って電流経路が直列接続されるメモリセル及び選択トランジスタを備えるメモリセルユニットと、前記メモリセルユニットの一端に接続され、前記第1方向に延在する直線状のコンタクトと、を具備し、前記直線状のコンタクトが設けられる領域は、複数の第2アクティブ領域によって前記複数の第1アクティブ領域が接続された1つの半導体領域であり、前記直線状のコンタクトの底面は平坦である、ことを備える。 A non-volatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a memory cell array provided in a semiconductor substrate, and a plurality of second semiconductor elements arranged in the memory cell array along the first direction and having a size smaller than a processing limit by exposure. A memory cell unit comprising: one active region; a memory cell provided in each of the plurality of active regions; a memory cell having a current path connected in series along a second direction intersecting the first direction; and a selection transistor; A linear contact connected to one end of the cell unit and extending in the first direction, and the region in which the linear contact is provided is defined by a plurality of second active regions. It is one semiconductor region to which the region is connected, and the bottom surface of the linear contact is flat.
本発明の例に関わる不揮発性半導体メモリの製造方法は、前記半導体基板上方に、マスク層を形成する工程と、前記マスク層上に第1方向に並んで配置され、前記第1方向と直交する第2方向に延在するライン状の複数の芯材を形成する工程と、前記複数の芯材の線幅を露光による加工限界寸法よりも小さくした後、これらの芯材の各々の側面上に側壁マスクを形成する工程と、前記芯材を除去した後、コンタクト領域上方を覆う前記第1方向に延在する第1レジストマスクを、前記マスク層上及び前記複数の側壁マスク上に形成する工程と、前記側壁マスク及び前記第1レジストマスクを用いて、前記マスク層にパターニングする工程と、前記パターニングされたマスク層をマスクとして、前記半導体基板内に、第1方向に並んで配置され、露光による加工限界寸法よりも小さな線幅を有する複数のアクティブ領域と、前記複数のアクティブ領域で共有される前記第1方向に延在するコンタクト領域とを形成する工程と、を備える。 A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a step of forming a mask layer above the semiconductor substrate, and arranged in a first direction on the mask layer and orthogonal to the first direction. A step of forming a plurality of line-shaped core materials extending in the second direction, and after making the line width of the plurality of core materials smaller than a processing limit dimension by exposure, on each side surface of these core materials A step of forming a sidewall mask, and a step of forming a first resist mask extending in the first direction and covering the upper portion of the contact region after removing the core material on the mask layer and the plurality of sidewall masks And a step of patterning the mask layer using the sidewall mask and the first resist mask, and being arranged in the first direction in the semiconductor substrate using the patterned mask layer as a mask. And a plurality of active regions having a smaller line width than the processing limit dimension by exposure, and forming a contact region extending in the first direction to be shared by the plurality of active regions.
本発明によれば、素子特性の劣化を抑制できる。 According to the present invention, deterioration of element characteristics can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1. 概要
本発明の実施形態に不揮発性半導体メモリは、例えば、フラッシュメモリに関する。本発明の実施形態に係るフラッシュメモリにおいて、メモリセルアレイ内に第1方向に並んで配置される複数のアクティブ領域は、側壁加工技術を用いて形成される。それゆえ、アクティブ領域の第1方向の寸法は、露光による加工限界寸法(最小加工寸法)よりも小さな寸法を有している。
1. Overview
The nonvolatile semiconductor memory according to the embodiment of the present invention relates to a flash memory, for example. In the flash memory according to the embodiment of the present invention, the plurality of active regions arranged side by side in the first direction in the memory cell array are formed using a sidewall processing technique. Therefore, the dimension of the active region in the first direction is smaller than the processing limit dimension (minimum processing dimension) by exposure.
複数のアクティブ領域の各々には、メモリセルユニットが設けられ、メモリセルユニットの一端(ソース側)には、ソース線コンタクトが接続される。このソース線コンタクトは、例えば、第1方向に延びるライン状(LI構造)のコンタクトである。このソース線コンタクトが設けられる領域(ソース線コンタクト領域)内には、素子分離絶縁膜は設けられず、ソース線コンタクト領域は第1方向に延在する。 Each of the plurality of active regions is provided with a memory cell unit, and a source line contact is connected to one end (source side) of the memory cell unit. This source line contact is, for example, a line-shaped (LI structure) contact extending in the first direction. In the region where the source line contact is provided (source line contact region), no element isolation insulating film is provided, and the source line contact region extends in the first direction.
このように、本実施形態では、ソース線コンタクト領域が、第1方向に並んだ複数のアクティブ領域で共有される1つの半導体領域であって、この領域内に設けられるソース線コンタクトの底部が平坦になっていることを特徴とする。 Thus, in the present embodiment, the source line contact region is one semiconductor region shared by a plurality of active regions arranged in the first direction, and the bottom of the source line contact provided in this region is flat. It is characterized by becoming.
本発明の実施形態のフラッシュメモリにおいて、その製造方法は、側壁マスクによるアクティブ領域形成工程において、ソース線コンタクト領域上方をレジストマスクで覆い、その領域内の半導体基板が、側壁マスクのパターンによってエッチングされないようにする。これによって、ソース線コンタクト領域は、素子分離領域によって分離されない1つの半導体基板領域となって、第1方向に沿って並んだ複数のアクティブ領域で共有される。この素子分離絶縁膜が設けられない半導体基板領域上にソース線コンタクトを形成するため、ソース線コンタクト形成領域は層間絶縁膜に対するエッチング条件下にさらされても、平坦性を確保できるため、この後、形成されるLI構造のソース線コンタクトは、表面が平坦なコンタクト領域上に形成できるため、コンタクト底面は平坦となる。 In the flash memory according to the embodiment of the present invention, in the manufacturing method of the active region using the sidewall mask, the upper portion of the source line contact region is covered with the resist mask, and the semiconductor substrate in the region is not etched by the sidewall mask pattern. Like that. As a result, the source line contact region becomes one semiconductor substrate region that is not separated by the element isolation region, and is shared by a plurality of active regions arranged along the first direction. Since the source line contact is formed on the semiconductor substrate region where the element isolation insulating film is not provided, the source line contact forming region can ensure flatness even if it is exposed to the etching conditions for the interlayer insulating film. Since the source line contact of the LI structure to be formed can be formed on a contact region having a flat surface, the bottom surface of the contact becomes flat.
以上のように、本発明の実施形態によれば、フラッシュメモリの素子特性の劣化を抑制できる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the element characteristics of the flash memory.
2. 実施形態
図1乃至図44を用いて、本発明の第1乃至第3の実施形態について、説明する。
2. Embodiment
The first to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(1) 第1の実施形態
(a) 構造
図1を用いて、本発明の実施形態に係る不揮発性半導体メモリの全体構成について、説明する。本実施形態においては、不揮発性半導体メモリとして、フラッシュメモリを例に説明する。
(1) First embodiment
(A) Structure
The overall configuration of the nonvolatile semiconductor memory according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a flash memory will be described as an example of a nonvolatile semiconductor memory.
図1は、フラッシュメモリの構成を示す概略図である。図1に示すように、フラッシュメモリは、メモリセルアレイ100と、ワード線・セレクトゲート線ドライバ120、センスアンプ回路110及び制御回路130などの、メモリセルアレイ100の動作を制御する周辺回路から構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a flash memory. As shown in FIG. 1, the flash memory includes a
図2は、メモリセルアレイ100の構造の一例を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the structure of the
図2に示すように、メモリセルアレイ100は、y方向(第1方向)に延在し、x方向(第2方向)に沿って並んで配置された複数のアクティブ領域(第1アクティブ領域)AAを備えている。x方向に隣接する2つのアクティブ領域AA間には、素子分離領域STIが設けられ、この素子分離領域STIは、x方向に隣接するアクティブ領域AAを電気的に分離している。アクティブ領域AAは、例えば、露光による加工限界寸法よりも小さな寸法を形成できる側壁加工技術を用いて、形成される。このため、アクティブ領域AAのx方向の寸法(線幅)は、露光による加工限界寸法である最小加工寸法F(feature size)より小さい寸法を有している。
As shown in FIG. 2, the
メモリセルアレイ100内において、複数のアクティブ領域AAのx方向の一端及び他端に隣接して、ダミーアクティブ領域DAAが設けられている。ダミーアクティブ領域AAのx方向の寸法は、アクティブ領域AAのx方向の寸法以上であって、例えば、3F程度である。
In the
アクティブ領域AA上には、x方向に延在する複数のワード線WL及びセレクトゲート線SGS,SGDが設けられている。y方向に延在する複数のビット線(図示せず)は、アクティブ領域AA上方に設けられている。
アクティブ領域AA内には、電流経路が直列接続された複数のメモリセル及び選択トランジスタから構成されるメモリセルユニット(図示せず)が設けられている。メモリセル及び選択トランジスタは、y方向(第1方向)に沿って、y方向に延在しているアクティブ領域AA内に配置されている。メモリセルは、ワード線WLとアクティブ領域AAとの交差位置にそれぞれ設けられている。選択トランジスタは、セレクトゲート線SGD,SGSとアクティブ領域AAとの交差位置にそれぞれ設けられている。
A plurality of word lines WL and select gate lines SGS, SGD extending in the x direction are provided on the active area AA. A plurality of bit lines (not shown) extending in the y direction are provided above the active area AA.
In the active area AA, a memory cell unit (not shown) including a plurality of memory cells and current selection transistors connected in series is provided. The memory cell and the select transistor are arranged in the active area AA extending in the y direction along the y direction (first direction). Memory cells are provided at the intersections between the word lines WL and the active areas AA. The selection transistors are provided at the intersections of the select gate lines SGD, SGS and the active area AA, respectively.
また、y方向に並んで配置されたセレクトゲート線SGD,SGS及びワード線WLに隣接して、メモリセルアレイ100内のy方向の端部には、ダミー線DCGが設けられている。
Further, a dummy line DCG is provided at the end in the y direction in the
フラッシュメモリが、例えば、NAND型フラッシュメモリである場合、メモリセルアレイ100は、複数(本例では、n個)のブロックBLOCK1〜BLOCKnを有する。ブロックBLOCK1〜BLOCKnは、y方向に並んで配置される。1つのブロックBLOCK1〜BLOCKnは、x方向に並んだ複数のメモリセルユニットから構成されている。NAND型フラッシュメモリにおいて、ブロックBLOCK1〜BLOCKnとは、消去の最小単位、即ち、一度に消去できる最小のメモリセル数を意味する。
When the flash memory is, for example, a NAND flash memory, the
図3は、メモリセルアレイ100内において、互いに隣接する2つのブロックBLOCKi,BLOCK(i+1)の等価回路を示している。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of two blocks BLOCKi and BLOCK (i + 1) adjacent to each other in the
図3に示すように、NAND型フラッシュメモリのメモリセルユニット(以下、NANDセルユニットと呼ぶ)は、メモリセルMCとしての複数のスタックゲート構造のMIS(Metal-Insulator-Semiconductor)トランジスタが、ソース/ドレインを共有して直列接続されている。メモリセルMCのゲートには、x方向に延在するワード線WLが接続されている。 As shown in FIG. 3, a memory cell unit (hereinafter referred to as a NAND cell unit) of a NAND flash memory has a plurality of stack gate structure MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) transistors as memory cells MC. The drain is shared and connected in series. A word line WL extending in the x direction is connected to the gate of the memory cell MC.
また、直列接続された複数のメモリセルMC(以下、NANDストリングと呼ぶ)の一端(ソース側)及び他端(ドレイン側)には、選択トランジスタSTS,STDが、メモリセルMCとソース/ドレインを共有して直列接続されている。
NANDストリングのドレイン側に接続された選択トランジスタ(以下、ドレイン側選択トランジスタと呼ぶ)STDのゲートには、x方向に延在するドレイン側セレクトゲート線SGDLが接続されている。ドレイン側選択トランジスタSTDのドレインには、y方向に延在するビット線BLが接続されている。ビット線BLは、y方向に隣接した2つのブロックBLOCKi,BLOCK(i+1)によって共有される。
In addition, select transistors STS and STD connect memory cells MC and source / drains to one end (source side) and the other end (drain side) of a plurality of memory cells MC (hereinafter referred to as NAND strings) connected in series. Shared and connected in series.
A drain-side select gate line SGDL extending in the x direction is connected to the gate of a select transistor (hereinafter referred to as a drain-side select transistor) STD connected to the drain side of the NAND string. A bit line BL extending in the y direction is connected to the drain of the drain side select transistor STD. The bit line BL is shared by two blocks BLOCKi and BLOCK (i + 1) adjacent in the y direction.
NANDストリングのソース側に接続された選択トランジスタ(以下、ソース側選択トランジスタと呼ぶ)STSのゲートには、x方向に延在するソース側セレクトゲート線SGSLが接続されている。ソース側選択トランジスタSTSのソースには、ソース線SLが接続されている。このソース線SLは、y方向に隣接する2つのブロックBLOCKi,BLOCK(i+1)によって共有されるとともに、x方向に沿って配列された複数のNANDセルユニットで共有されている。 A source-side select gate line SGSL extending in the x direction is connected to the gate of a select transistor (hereinafter referred to as source-side select transistor) STS connected to the source side of the NAND string. A source line SL is connected to the source of the source side select transistor STS. The source line SL is shared by two blocks BLOCKi and BLOCK (i + 1) adjacent in the y direction, and is shared by a plurality of NAND cell units arranged along the x direction.
ビット線BLとNANDセルユニットとを電気的に接続するために、ビット線コンタクト(図示せず)が用いられ、ビット線コンタクトは、図2に示されるアクティブ領域AA内の所定の領域に設けられる。また、ソース線SLとNANDセルユニットとを電気的に接続するためには、ソース線コンタクトが用いられ、ソース線コンタクトは、図2に示されるアクティブ領域AA内の所定の領域に設けられる。以下、図3中の破線で囲まれた領域IV,VIIIに対応する箇所の構造について、図4乃至図10を用いて、詳細に説明する。 A bit line contact (not shown) is used to electrically connect the bit line BL and the NAND cell unit, and the bit line contact is provided in a predetermined area in the active area AA shown in FIG. . Further, in order to electrically connect the source line SL and the NAND cell unit, a source line contact is used, and the source line contact is provided in a predetermined area in the active area AA shown in FIG. Hereinafter, the structure of the portion corresponding to the regions IV and VIII surrounded by the broken lines in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS.
図4乃至図7を用いて、図3に示される領域IVに対応する箇所の平面及び断面構造について、説明する。図4は、図3の領域IVに対応する平面構造を示している。図5は、図4のV−V線に沿う断面構造を示している。また、図6は図4のVI−VI線に沿う断面構造を示し、図7は図4のVII−VII線に沿う断面構造を示している。図4乃至図7に示されるメモリセルアレイの箇所は、NANDセルユニットのドレイン側の構成の一例を示している。 A plane and a cross-sectional structure of a portion corresponding to the region IV shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a planar structure corresponding to the region IV of FIG. FIG. 5 shows a cross-sectional structure taken along line VV in FIG. 6 shows a cross-sectional structure taken along line VI-VI in FIG. 4, and FIG. 7 shows a cross-sectional structure taken along line VII-VII in FIG. The locations of the memory cell array shown in FIGS. 4 to 7 show an example of the configuration on the drain side of the NAND cell unit.
図4乃至図7に示すように、メモリセルアレイ内の半導体基板1表面は、アクティブ領域AAと素子分離領域STIから構成されている。このアクティブエリアAAは、側壁加工技術を用いて形成され、そのx方向の寸法(線幅)は、露光による加工限界寸法(最小加工寸法)よりも小さな寸法を有している。
As shown in FIGS. 4 to 7, the surface of the
このアクティブ領域AA内に、メモリセルMCとドレイン側選択トランジスタSTDが配置されている。また、素子分離領域STI内には、素子分離絶縁膜9が埋め込まれている。
In this active area AA, a memory cell MC and a drain side select transistor STD are arranged. An element
メモリセルMCは、上述のようにスタックゲート構造を有するMISトランジスタである。つまり、メモリセルMCは、フローティングゲート電極3A上にコントロールゲート電極5Aが積層された構造を有している。
The memory cell MC is a MIS transistor having a stack gate structure as described above. That is, the memory cell MC has a structure in which the
フローティングゲート電極3Aは、半導体基板1(アクティブ領域)表面のゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)2A上に設けられている。フローティングゲート電極3Aは、データ(電子)を保持する電荷蓄積層として機能する。フローティングゲート電極3Aには、例えば、ポリシリコン膜が用いられる。
The floating
コントロールゲート電極5Aは、ゲート間絶縁膜4Aを介して、フローティングゲート電極3A上に設けられる。コントロールゲート電極5Aは、ワード線WLとして機能し、x方向に並んで配列されている複数のメモリセルMCに共有される。このコントロールゲート電極5Aは、フローティングゲート電極3Aの上面及び側面を覆っている。これによって、メモリセルMCのカップリング比の向上が図られている。コントロールゲート電極5Aには、例えば、ニッケル(Ni)やコバルト(Co)、チタニウム(Ti)等のいずれか1つを含むシリサイド膜が用いられる。但し、コントロールゲート電極5Aは、ポリシリコン膜の単層構造や、ポリシリコン膜上にシリサイド膜が積層されたポリサイド構造となってもよい。
また、ゲート間絶縁膜4Aには、例えば、ONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜や、ハフニウム(Hf)やアルミニウム(Al)などの酸化物からなる高誘電体絶縁膜が用いられている。
The
For example, an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film or a high dielectric insulating film made of an oxide such as hafnium (Hf) or aluminum (Al) is used for the inter-gate
尚、本発明の実施形態においては、フローティングゲート電極3Aを電荷蓄積層とするメモリセルを例に述べるが、これに限定されない。例えば、シリコン窒化膜などの絶縁膜を電荷蓄積層とした、MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor)構造のメモリセルであってもよいのは、もちろんである。
In the embodiment of the present invention, a memory cell using the floating
半導体基板1内には、メモリセルMCのソース/ドレイン領域として機能する拡散層6A(以下、ソース/ドレイン拡散層)が設けられている。1つのNANDストリング(NANDセルユニット)を構成している複数のメモリセルMCは、これらのソース/ドレイン拡散層6Aを共有することによって、電流経路が直列接続されている。
In the
NANDストリングのドレイン側に設けられるドレイン側選択トランジスタSTDは、メモリセルMCと同時に形成される。このため、選択トランジスタSTDもメモリセルMCと同様にスタックゲート構造を有する。但し、選択トランジスタSTDにおいては、ゲート間絶縁膜4Bが開口部を有しており、下部ゲート電極3Bと上部ゲート電極5Aとがその開口部を経由して、直接接続されている。尚、ゲート絶縁膜2B上の下部ゲート電極3Bはフローティングゲート電極3Aと同じ材料から構成され、上部ゲート電極5Aはコントロールゲート電極5Bと同じ材料から構成される。ドレイン側選択トランジスタSTDのゲート電極3B,5Bはx方向に並んで配列された複数のドレイン側選択トランジスタSTDで共有され、ドレイン側セレクトゲート線SGDLとして機能する。
The drain side select transistor STD provided on the drain side of the NAND string is formed simultaneously with the memory cell MC. Therefore, the select transistor STD also has a stack gate structure like the memory cell MC. However, in the select transistor STD, the inter-gate
ドレイン側選択トランジスタSTDは、ソース/ドレイン拡散層6A,6Dのうち、一方の拡散層6Aを隣接するメモリセルMCと共有している。また、ドレイン側選択トランジスタSTDの他方(ドレイン側)のソース/ドレイン拡散層6Dには、y方向に延在しているビット線BLが接続される。
The drain side select transistor STD shares one of the source /
ビット線BLとソース/ドレイン拡散層6Dとは、ソース/ドレイン拡散層6D上に設けられたビット線コンタクトBCと、層間絶縁膜11内に設けられたメタル配線層M0及びビアコンタクトV1とを経由して、接続されている。このように、ビット線コンタクトBCは、アクティブ領域AA内において、1つのNANDセルユニットのドレイン側に配置されている。ビット線コンタクトが配置されたアクティブ領域AAの領域のことを、以下では、ビット線コンタクト領域と呼ぶ。尚、ビット線BLは、層間絶縁膜12内に形成された溝内に設けられている。
The bit line BL and the source /
NAND型フラッシュメモリにおいて、1つのNANDセルユニットに対するデータの転送は、ビット線単位で実行される。このため、アクティブ領域AA内のビット線コンタクト領域は、NANDセルユニット(メモリセルMC)と同じく素子分離絶縁膜9によってx方向に分離されている。つまり、ビット線コンタクトBCは、それぞれ独立した円(楕円)又は角柱状のコンタクトプラグとして、ビット線コンタクト領域(アクティブ領域AA)内の各々に設けられている。但し、ビット線コンタクトBCは、y方向に隣接する2つのNANDセルユニットで共有され、2つのNANDセルユニットに対して1つのビット線コンタクトBCが用いられた構成になっている。
また、本実施形態のように、側壁加工技術を用いてアクティブ領域を形成した場合には、x方向の間隔は小さい。それゆえ、x方向に隣接するビット線コンタクトBC間のショートを回避するため、ビット線コンタクトBCは、コンタクトBCの配置箇所をy方向に交互にずらしたレイアウトによって、ビット線コンタクト領域としてのアクティブ領域AA内に配置されている。
In the NAND flash memory, data transfer to one NAND cell unit is executed in bit line units. Therefore, the bit line contact region in the active area AA is isolated in the x direction by the element
Further, when the active region is formed using the sidewall processing technique as in the present embodiment, the interval in the x direction is small. Therefore, in order to avoid a short circuit between the bit line contacts BC adjacent in the x direction, the bit line contact BC has an active region as a bit line contact region by a layout in which the locations of the contacts BC are alternately shifted in the y direction. Arranged in AA.
図8乃至図10を用いて、図3に示される領域VIIIに対応する箇所の平面及び断面構造について、説明する。図8は、図3の領域VIIIに対応する平面構造を示している。図9は、図8のIX−IX線に沿う断面構造を示している。また、図10は図8のX−X線に沿う断面構造を示している。図8乃至図10に示されるメモリセルアレイの箇所は、NANDセルユニットのソース側の構成を示している。尚、図4乃至図7に示した構成部材と同じ部材に関しては、同じ符号を付し、その説明は必要に応じて行う。 A plane and a cross-sectional structure of a portion corresponding to the region VIII shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a planar structure corresponding to the region VIII of FIG. FIG. 9 shows a cross-sectional structure taken along line IX-IX in FIG. FIG. 10 shows a cross-sectional structure taken along line XX of FIG. The locations of the memory cell array shown in FIGS. 8 to 10 show the configuration of the source side of the NAND cell unit. The same members as those shown in FIGS. 4 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be made as necessary.
NANDストリングのソース側に設けられるソース側選択トランジスタSTSも、ドレイン側選択トランジスタSTDと同様に、メモリセルMCと同時に形成されるため、選択トランジスタSTSのゲート電極3B,5Bは、ゲート間絶縁膜4Bの開口部を経由して、下部ゲート電極3Bと上部電極5Aとが直接接続された構造となっている。ソース側選択トランジスタSTSのゲート電極3B,5Bは、x方向に沿って並んでいる複数のソース側選択トランジスタSTSで共有され、ソース側セレクトゲート線SGSLとして機能する。
Similarly to the drain side selection transistor STD, the source side selection transistor STS provided on the source side of the NAND string is formed at the same time as the memory cell MC. Therefore, the
ソース側選択トランジスタSTSは、ソース/ドレイン拡散層6A,6Sのうち、一方の拡散層6AをメモリセルMCと共有している。また、ソース側選択トランジスタSTSの他方(ソース側)のソース/ドレイン拡散層6S上には、ソース線コンタクトLIが設けられている。ソース線コンタクトLIは層間絶縁膜10の溝Z内に埋め込まれている。このコンタクトLIを経由して、メモリセルユニットの一端は、x方向に延在するソース線SLに接続される。このソース線コンタクトLIの構造は、LI構造と呼ばれるx方向に延在したライン状の構造を有している。以下では、ソース/ドレイン拡散層6S内のソース線コンタクトが配置された領域のことを、ソース線コンタクト領域SAとも呼ぶ。
The source side select transistor STS shares one of the source / drain diffusion layers 6A, 6S with the memory cell MC. Also, a source line contact LI is provided on the other (source side) source /
アクティブ領域AA内のソース線コンタクト領域SA(ソース側選択トランジスタSTSのソース/ドレイン拡散層6S)は、x方向に隣接する複数のアクティブ領域AAを接続するアクティブ領域(第2アクティブ領域)によって、x方向に延在する1つの半導体領域(拡散層領域)となっており、このソース/ドレイン拡散層6S及びLI構造のソース線コンタクトLIは、x方向に隣接する複数のアクティブ領域AAによって共有されている。尚、第2アクティブ領域とは、ソース線コンタクト領域SA内において、y方向に隣り合う素子分離領域STI間に位置する半導体領域のことである。
The source line contact region SA (source /
このように、ソース線コンタクト領域SAが素子分離絶縁膜9によって分離されない1つの繋がった領域となるため、ソース線コンタクトLIは表面が平坦なソース/ドレイン拡散層6C上に形成される。それゆえ、ソース線コンタクトLIの底面は平坦になる。
尚、ソース/ドレイン拡散層6S及びLI構造のソース線コンタクトSCは、隣接する2つのブロックBLOCKi,BLOCK(i+1)で共有されている。
Thus, since the source line contact region SA becomes one connected region that is not separated by the element
The source /
このように、ビット線コンタクト領域及びビット線コンタクトBCとは異なって、ソース線コンタクト領域SA及びソース線コンタクトLIは、x方向に沿って配列された複数のアクティブ領域AA(NANDセルユニット)によって共有できるのは、ソース線SLが1つのブロックBLOCKiに対して一括して制御されるためである。 Thus, unlike the bit line contact region and the bit line contact BC, the source line contact region SA and the source line contact LI are shared by a plurality of active regions AA (NAND cell units) arranged along the x direction. This is because the source line SL is collectively controlled for one block BLOCKi.
尚、図11は、メモリセルアレイのy方向の終端の平面構造を示している。図11に示すように、ソース線コンタクトLIのx方向の終端部は、ダミーアクティブ領域AA内に設けられている。尚、ダミーアクティブ領域DAAにおいて、そのx方向の寸法はアクティブ領域AAのx方向の寸法より大きくなっているが、ダミーアクティブ領域DAAのy方向の構造はアクティブ領域AAのy方向の構造とほぼ同じである。つまり、ダミーアクティブエリアDAA内においても、メモリセルMCと同一構造の素子が形成されているが、これらの素子はダミー素子として、記憶素子としては機能しない。 FIG. 11 shows a planar structure of the end of the memory cell array in the y direction. As shown in FIG. 11, the end portion of the source line contact LI in the x direction is provided in the dummy active area AA. In the dummy active area DAA, the dimension in the x direction is larger than the dimension in the x direction of the active area AA, but the structure in the y direction of the dummy active area DAA is almost the same as the structure in the y direction of the active area AA. It is. That is, in the dummy active area DAA, elements having the same structure as the memory cell MC are formed, but these elements do not function as dummy elements and as storage elements.
本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリは、側壁加工技術によって最小加工寸法Fよりも小さな寸法を有するアクティブ領域内にメモリセルユニットが設けられたフラッシュメモリであって、このフラッシュメモリは、x方向に延在するライン状(LI構造)のソース線コンタクトLIがメモリセルユニットに接続されている。 A nonvolatile semiconductor memory according to a first embodiment of the present invention is a flash memory in which a memory cell unit is provided in an active region having a dimension smaller than a minimum processing dimension F by a sidewall processing technique. The line-shaped (LI structure) source line contact LI extending in the x direction is connected to the memory cell unit.
そして、本発明の第1の実施形態のフラッシュメモリは、このライン状のソース線コンタクトLIが配置される領域SAが、その領域SA内に設けられた複数のアクティブ領域(第2アクティブ領域)によってx方向に並んで設けられた複数のアクティブ領域(第1アクティブ領域)AAが接続された1つの半導体領域であって、LI構造のソース線コンタクトLI底部は平坦な構造を有していることを特徴とする。 In the flash memory according to the first embodiment of the present invention, the region SA where the line-shaped source line contact LI is arranged is formed by a plurality of active regions (second active regions) provided in the region SA. It is one semiconductor region to which a plurality of active regions (first active regions) AA provided side by side in the x direction are connected, and the bottom of the source line contact LI of the LI structure has a flat structure. Features.
このように、本実施形態のソース線コンタクト領域SAは、素子分離領域(素子分離絶縁膜)によって、分離されていない。つまり、ソース線コンタクト領域SAは、1つの繋がった半導体領域(拡散層)であって、このソース線コンタクト領域SA内には、素子分離絶縁膜9は設けられていない。
Thus, the source line contact region SA of this embodiment is not isolated by the element isolation region (element isolation insulating film). That is, the source line contact region SA is one connected semiconductor region (diffusion layer), and the element
そのため、本実施形態では、ソース線コンタクトLI形成工程時における層間絶縁膜10のエッチングの際に、そのエッチング条件下にソース線コンタクト領域SA表面がさらされても、素子分離絶縁膜がエッチングされて薄くなることはない。また、そのエッチングによって、素子分離絶縁膜9上端が、アクティブ領域AA上端よりも半導体基板側へ後退し、アクティブ領域AAの側面が露出することもない。
Therefore, in this embodiment, when the
それゆえ、本実施形態においては、ソース線コンタクト領域LI表面は平坦であり、x方向に延在するLI構造のソース線コンタクトLIを、表面が平坦なソース線コンタクト領域SA上に設けることができる。即ち、ソース線コンタクトLIの底面は平坦であり、LI構造のソース線コンタクトLI底部がアクティブ領域AAの側面と接触することはない。 Therefore, in the present embodiment, the surface of the source line contact region LI is flat, and the source line contact LI having the LI structure extending in the x direction can be provided on the source line contact region SA having a flat surface. . That is, the bottom surface of the source line contact LI is flat, and the bottom portion of the source line contact LI having the LI structure does not contact the side surface of the active area AA.
また、ソース線コンタクト領域SA内に、素子分離膜9が設けられていないため、x方向に延在するLI構造のソース線コンタクトLIと素子分離絶縁膜9が交差することはない。
Further, since the
このように、本実施形態のフラッシュメモリは、素子分離絶縁膜の耐圧の低下は生じず、また、リーク電流も発生しない。 As described above, in the flash memory according to the present embodiment, the breakdown voltage of the element isolation insulating film does not decrease and no leak current occurs.
さらには、ソース線コンタクトLIのx方向の終端部は、ダミーアクティブ領域AAに設けられることにより、ソース線コンタクトLIのx方向に対する合わせずれを回避することができる。これは、ダミーアクティブ領域DAAのx方向の寸法が、アクティブ領域AAのx方向の寸法よりも大きいからである。 Furthermore, the end portion in the x direction of the source line contact LI is provided in the dummy active area AA, so that misalignment of the source line contact LI with respect to the x direction can be avoided. This is because the dimension of the dummy active area DAA in the x direction is larger than the dimension of the active area AA in the x direction.
したがって、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリによれば、素子特性の劣化を抑制できる。 Therefore, according to the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment of the present invention, it is possible to suppress deterioration of element characteristics.
(b) 製造方法
図4乃至図40を参照して、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造工程について説明する。
(B) Manufacturing method
A manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
はじめに、図12乃至図14を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図12は、メモリセルアレイ全体の平面構造を模式的に示している。図13は図12のXIII−XIII線に沿う断面構造を模式的に示し、図14は図12のXIV−XIV線に沿う断面構造を模式的に示している。 First, a process of manufacturing the flash memory according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 12 schematically shows a planar structure of the entire memory cell array. 13 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XIII-XIII in FIG. 12, and FIG. 14 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XIV-XIV in FIG.
図12乃至図14に示すように、ウェル領域(図示せず)が形成された半導体基板1表面上に、絶縁膜2が、例えば熱酸化法を用いて形成される。そして、この絶縁膜2上に、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等を用いてポリシリコン膜3が形成される。形成された絶縁膜2は、メモリセルのトンネル絶縁膜及び選択トランジスタのゲート絶縁膜となる。また、ポリシリコン膜3はメモリセルのフローティングゲート電極となる。尚、メモリセルの構造をMONOS構造とする場合には、ポリシリコン膜3の代わりに、シリコン窒化膜などの絶縁膜が形成される。
As shown in FIGS. 12 to 14, the insulating
続いて、第1マスク層40(例えば、シリコン窒化膜)が、例えば、CVD法を用いて、ポリシリコン膜3上に堆積される。そして、マスク層40上に、y方向(第2方向)に延在するライン状の芯材41が、例えばCVD法、フォトリソグラフィー技術及びRIE(Reactive Ion Etching)法等を用いて、形成される。芯材41は、マスク層40上に複数個形成され、これらの芯材41は、例えば、加工限界寸法(最小加工寸法)Fの間隔を有してx方向に沿って並んで設けられる。この芯材41に用いられる材料は、例えば、マスク層と異なる材料であって、芯材とマスク層との間のエッチング選択比が十分に確保できる材料が用いられる。
そして、芯材41に対して、エッチングを用いたスリミング処理が施される。このスリミング処理によって、芯材41のx方向の寸法(線幅)W1は、フォトリソグラフィー(露光)技術による加工限界寸法(最小加工寸法)F(図13中破線)から、その最小加工寸法Fよりも小さな寸法(線幅)W1にされる。
Subsequently, a first mask layer 40 (for example, a silicon nitride film) is deposited on the
Then, the
図15乃至図17を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図15は、メモリセルアレイ全体の平面構造を模式的に示している。図15は図16のXVI−XVI線に沿う断面構造を模式的に示し、図17は図15のXVII−XVII線に沿う断面構造を模式的に示している。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 15 schematically shows a planar structure of the entire memory cell array. 15 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XVI-XVI in FIG. 16, and FIG. 17 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XVII-XVII in FIG.
図15乃至図17に示すように、第1マスク層40及び芯材41上に、マスク材が形成される。そして、マスク材を、例えば、RIE法等の異方性エッチングにより、芯材の側面上のみに自己整合的に残存させる。これによって、芯材41周囲を取り囲むループ状の側壁マスク43が形成される。側壁マスク43のx方向の寸法(線幅)W2は、最小加工寸法Fよりも小さな寸法を有している。
この側壁マスク43に用いられる材料(マスク材)は、第1マスク層40及び芯材41とは異なる材料であって、第1マスク層40及び芯材41に対して、十分なエッチング選択比を確保できる材料が用いられる。これらの組み合わせの一例としては、第1マスク層40にシリコン窒化膜が用いられた場合、芯材41には、例えば、ポリシリコン膜が用いられ、側壁マスク43には、例えば、シリコン酸化膜が用いられる。
As shown in FIGS. 15 to 17, a mask material is formed on the
The material (mask material) used for the
ここで、芯材41及び側壁マスク43が設けられていないスペース部分の寸法(間隔)をW3とした場合、これらの寸法W1,W2,W3はW1=W2=W3の関係を有することが好ましい。この場合、加工限界寸法(最小加工寸法)Fとの関係は、W1=W2=W3=(1/2)Fとなる。
Here, when the dimension (interval) of the space portion where the
図18乃至図21を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図18は、メモリセルアレイ全体の平面構造を模式的に示している。図19は図18のXIX−XIX線に沿う断面構造を模式的に示し、図20は図18のXX−XX線に沿う断面構造を模式的に示している。また、図21は、図18のXXI−XXI線に沿う断面構造を模式的に示している。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 18 schematically shows a planar structure of the entire memory cell array. FIG. 19 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XIX-XIX in FIG. 18, and FIG. 20 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XX-XX in FIG. FIG. 21 schematically shows a cross-sectional structure taken along line XXI-XXI in FIG.
図18乃至図21に示すように、芯材41が選択的に除去され、側壁マスク43のみが残存される。そして、例えば、側壁マスク43のy方向の終端部分(ループ部分)をエッチングにより除去し、y方向に延在するライン状の側壁マスク43が形成される。このように、ループ状の側壁マスクのループ部分を除去し、それぞれ独立したライン状の側壁マスク43を形成することを、以下では、ループカットと呼ぶ。
As shown in FIGS. 18 to 21, the
これによって、複数のライン状の側壁マスク43が、x方向に並んで第1マスク層40上に配列される。後述の工程によって、この側壁マスク43下方の半導体基板1が、最小加工寸法Fより小さな寸法(線幅)W2を有するアクティブ領域となる。
また、例えば、メモリセルアレイ100内のx方向の一端及び他端には、アクティブ領域のx方向の寸法よりも大きな寸法のダミーアクティブ領域DAAが設けられるため、図20に示すように、メモリセルアレイ100内のx方向の一端及び他端に設けられた芯材41は除去せずに、残存させても良い。
このように、芯材41及びその両側面上それぞれ形成された側壁マスク43を1つのマスク45とすることによって、そのマスク45下方の半導体基板1内にダミーアクティブ領域DAAを形成できる。
As a result, a plurality of line-shaped side wall masks 43 are arranged on the
Further, for example, the dummy active area DAA having a size larger than the size of the active region in the x direction is provided at one end and the other end in the x direction in the
Thus, by using the
図22乃至図26を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図22は、メモリセルアレイ全体の平面構造を模式的に示している。また、図23は、メモリセルアレイ内の一部分XXIIIを抽出した平面図である。図24は図23のXXIV−XXIV線に沿う断面構造を示し、図25は図23のXXV−XXV線に沿う断面構造を示している。また、図26は、図22のXXVI−XXVI線に沿う断面構造を示している。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 schematically shows a planar structure of the entire memory cell array. FIG. 23 is a plan view in which a part XXIII in the memory cell array is extracted. 24 shows a cross-sectional structure taken along line XXIV-XXIV in FIG. 23, and FIG. 25 shows a cross-sectional structure taken along line XXV-XXV in FIG. FIG. 26 shows a cross-sectional structure taken along line XXVI-XXVI in FIG.
図22乃至図26に示すように、メモリセルアレイ100内に、例えば、x方向に延在するライン状の複数のレジストマスク47が、y方向に延在している側壁マスク43と交差するように、第1マスク層40上及び側壁マスク43上に形成される。このレジストマス47は、例えば、図23に示されるようなメモリセルアレイ100内の2つのソース線側セレクトゲート線形成予定領域SGSLの間、より具体的には、ソース線コンタクト領域SA上方を覆うようにそれぞれ形成される。尚、このとき、ビット線側セレクトゲート線形成領域間、より具体的には、ビット線コンタクト領域上方には、レジストマスクは形成されない。
As shown in FIGS. 22 to 26, for example, a plurality of line-shaped resist
即ち、複数のアクティブ領域が形成される1つのブロック形成領域内において、ブロック形成領域の一端(ソース線コンタクト領域SA)上方に、x方向(第1方向)に延在するライン状のレジストマスク47が形成される。一方、1つのブロック形成領域の他端(ビット線コンタクト領域)上方には、レジストマスクは形成されない。
That is, in one block forming region where a plurality of active regions are formed, a linear resist
レジストマスク47のx方向の終端部は、例えば、マスク45上に位置する。レジストマスク47のy方向の寸法(線幅)は、例えば、最小加工寸法F以上である。但し、レジストマスク47に対して、スリミング処理を施して、最小加工寸法Fより小さい寸法(線幅)にしても良い。
尚、メモリセルアレイ100内において、レジストマスク47が形成されない部分は、図19乃至図21に示す構造と同じ構造になっている。
An end portion in the x direction of the resist
In the
図27乃至図32を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図27は、メモリセルアレイの一部分を示す平面構造を模式的に示す図であって、図23に対応する領域を示す図である。図28は図27のXXVIII−XXVIII線に沿う断面構造を示し、図29は図27のXXIX−XXIX線に沿う断面構造を示している。また、図30は図27のXXX−XXX線に沿う断面構造を示し、図31は図27のXXXI−XXXI線に沿う断面構造を示している。尚、図33は、図26に対応した断面工程図である。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 27 is a diagram schematically showing a planar structure showing a part of the memory cell array, and shows a region corresponding to FIG. 28 shows a cross-sectional structure taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. 27, and FIG. 29 shows a cross-sectional structure taken along line XXIX-XXIX in FIG. 30 shows a sectional structure taken along line XXX-XXX in FIG. 27, and FIG. 31 shows a sectional structure taken along line XXXI-XXXI in FIG. FIG. 33 is a sectional process diagram corresponding to FIG.
図22乃至図26に示される側壁マスク43及びレジストマスク47に基づいて、第1マスク層40が、例えば、RIE法を用いてエッチングされる。エッチングの後、側壁マスク43及びレジストマスク47が除去される。これによって、側壁マスク43及びレジストマスク47に基づくマスクパターンが、第1マスク層40A,40Bに転写される。
Based on the
図27乃至図32に示すように、パターニングされた第1マスク層40A,40Bにおいて、y方向に延在する部分40Aは、側壁マスクのパターンが転写された部分であって、例えば、側壁マスクの寸法W2とほぼ同じ寸法を有している。
As shown in FIGS. 27 to 32, in the patterned
パターニングされた第1マスク層40A,40Bにおいて、x方向に延在する部分40Bは、レジストマスクのパターンが転写された部分である。この第1マスク層40Bは、ソース線コンタクト領域SA上方を覆っている。第1マスク層40Bのy方向の寸法は、例えば、最小加工寸法F以上の寸法を有している。
In the patterned
また、図32は、x方向に沿うダミーアクティブ領域DAA近傍の断面を示している。この領域においては、芯材及びその両側面上の側壁マスクからなるパターンが、第1マスク層40Cに転写され、このマスク40C下方はダミーアクティブ領域となる。このマスク層40Cのx方向の寸法は、2つの側壁マスクの寸法2×W2と芯材の寸法W1の和となっている。
FIG. 32 shows a cross section in the vicinity of the dummy active area DAA along the x direction. In this region, the pattern composed of the core material and the side wall masks on both side surfaces thereof is transferred to the
尚、図18乃至図21を用いて説明した工程において実行したループカットは、その工程中の側壁マスクに対して実行せずに、ループ状の側壁マスクのパターンを第1マスク層40に転写した後、本工程(図27乃至図32)において、第1マスク層40A,4Bに対してループカットを行っても良い。
The loop cut performed in the process described with reference to FIGS. 18 to 21 is not performed on the sidewall mask in the process, and the pattern of the loop-shaped sidewall mask is transferred to the
図33乃至図36を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図33は、メモリセルアレイの一部分の平面構造を模式的に示す図であって、図23に対応する図である。図34は図33のXXXIV−XXXIV線に沿う断面構造を示し、図35は図34のXXXV−XXXV線に沿う断面構造を示している。尚、図36は、図32に対応した断面工程図である。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 33 schematically shows a planar structure of a part of the memory cell array and corresponds to FIG. 34 shows a cross-sectional structure taken along line XXXIV-XXXIV in FIG. 33, and FIG. 35 shows a cross-sectional structure taken along line XXXV-XXXV in FIG. FIG. 36 is a sectional process diagram corresponding to FIG.
図33乃至図36に示すように、パターニングされた第1マスク層40A,40Bをマスクとして、ポリシリコン膜3及び半導体基板1がエッチングされ、半導体基板1内に、トレンチTが形成される。
As shown in FIGS. 33 to 36, the
側壁加工技術を用いてポリシリコン膜3及び半導体基板1に対してエッチングを行う場合、トレンチTの深さが、浅い溝と深い溝が交互に半導体基板1内に配置された構造になることが多い。これは、側壁マスク43の上部の形状が左右非対称であることや、図12乃至図14を用いて説明したフォトリソグラフィー工程/スリミング工程における芯材の加工ばらつき及びそれに起因した側壁マスク43の形状・寸法のばらつきによって、発生する。
When the
そして、形成されたトレンチT内に、素子分離絶縁膜9が埋め込まれる。この後、例えば、素子分離絶縁膜9の上面はエッチングされ、素子分離絶縁膜9の上端がポリシリコン膜3の上端よりも、半導体基板1側へ後退される。
Then, the element
これによって、x方向に並ぶ2つの素子分離領域STI(素子分離絶縁膜9)に挟まれたアクティブ領域AAが、半導体基板1内に形成される。このアクティブ領域AAは、図29に示す工程で説明したように、最小加工寸法Fより小さな線幅W2を有するマスク層40Aをマスクとして形成されるため、最小加工寸法Fよりも小さな寸法を有している。
As a result, an active region AA sandwiched between two element isolation regions STI (element isolation insulating film 9) arranged in the x direction is formed in the
ここで、本実施形態のトレンチ形成工程の際に、ソース線コンタクト領域SAの表面は、マスク層40Bによって覆われているため、このソース線コンタクト領域SA内には、トレンチが形成されない。
それゆえ、メモリセルユニット形成領域(アクティブ領域AA)の一端のソース線コンタクト領域SAは、素子分離絶縁膜9によって分離されず、x方向に延在する1つの半導体領域となって、x方向に隣接する複数のアクティブ領域AAの一端に共通に繋がっている。このアクティブ領域AAの他端としてのビット線コンタクト領域は、素子分離絶縁膜9によって分離されている。
Here, since the surface of the source line contact region SA is covered with the
Therefore, the source line contact region SA at one end of the memory cell unit formation region (active region AA) is not separated by the element
また、これと同時にメモリセルアレイ内のx方向の端部においては、図36に示すように、マスク層40Cをマスクとして、ダミーアクティブ領域DAAが、半導体基板1内に形成される。このように、本実施形態では、それぞれ異なる寸法(線幅)を有するアクティブ領域AAとダミーアクティブ領域DAAとを同時に形成でき、製造工程の簡略化を図ることができる。
At the same time, at the end in the x direction in the memory cell array, a dummy active area DAA is formed in the
図37乃至図40を用いて、本実施形態のフラッシュメモリの製造工程の一工程について説明する。図37は、メモリセルアレイの一部分の平面構造を模式的に示す図であって、図23に対応する図である。図38は図37のXXXVIII−XXXVIII線に沿う断面構造を示し、図39は図37のXLIX−XLIX線に沿う断面構造を示している。また、図40は、図37のXL−XL線に沿う断面構造を示している。 One process of the manufacturing process of the flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 37 schematically shows a planar structure of a part of the memory cell array and corresponds to FIG. 38 shows a cross-sectional structure taken along line XXXVIII-XXXVIII in FIG. 37, and FIG. 39 shows a cross-sectional structure taken along line XLIX-XLIX in FIG. FIG. 40 shows a cross-sectional structure taken along line XL-XL in FIG.
図33乃至図36に示されている第1マスク層40A,40Bが除去された後、ポリシリコン膜3上に、ゲート間絶縁膜材及びポリシリコン膜(コントロールゲート電極材)が、例えば、CVD法を用いて、順次形成される。
After the
そして、例えば、図12乃至図21に示す工程とほぼ同様の工程によって、ポリシリコン膜5A,5B上に第2マスク層50が形成され、第2マスク層50上に芯材(図示せず)及び側壁マスク53が形成される。そして、例えば、側壁マスク53をマスクとした側壁加工技術を用いて、メモリセルMCのゲート加工が実行される。これによって、側壁マスク53下方に、フローティングゲート電極3Aとコントロールゲート電極5Aとから構成されるスタックゲート構造が、形成される。
Then, for example, the
また、選択トランジスタSTSのゲート電極のy方向の寸法は、メモリセルMCのゲート電極のy方向の寸法よりも大きいため、例えば、図38中のように、レジストマスク57を用いた露光技術によって、ゲート電極3B,5Bを形成しても良い。但し、これに限定されず、側壁加工技術を用いて、選択トランジスタのゲート加工を実行しても良い。側壁加工技術を用いた場合、例えば、ダミーアクティブ領域DAAの形成工程とほぼ同様に、選択トランジスタ形成領域の芯材は除去せずに第2マスク層50上に残存させ、芯材とその側面上に形成された側壁を1つのマスクとして、選択トランジスタのゲート加工が実行される。
In addition, since the dimension in the y direction of the gate electrode of the select transistor STS is larger than the dimension in the y direction of the gate electrode of the memory cell MC, for example, by an exposure technique using a resist
ゲート加工の後、形成されたゲート電極5A,5Bをマスクとして、メモリセル及び選択トランジスタのソース/ドレイン拡散層6A,6Sが、半導体基板1(アクティブ領域AA)内に形成される。上述のように、ソース線コンタクト領域SAはx方向に延在しているため、ソース側選択トランジスタSTSのソース/ドレイン拡散層6Sは、x方向に隣接している複数のソース側選択トランジスタSTSで共有される。このソース/ドレイン拡散層6Sは、y方向に隣接する2つの選択トランジスタSTSによっても共有される。
After the gate processing, the source /
ゲート加工に用いたマスク50,53,57が除去された後、図4乃至図11に示されるように、層間絶縁膜10の形成及びコントロールゲート電極(ワード線)のシリサイド化が、周知の技術を用いて実行される。
After the
ソース線コンタクト領域SA上の層間絶縁膜10内に、x方向に延在するライン状の溝Zが形成される。この溝Zに、タングステン(W)やモリブデン(Mo)などのプラグ材が埋め込まれ、ライン状(LI構造)のソース線コンタクトLIが、ソース/ドレイン拡散層6S上に形成される。本実施形態においては、ソース線コンタクト領域SA内には、素子分離絶縁膜9が形成されておらず、1つの半導体領域(ソース/ドレイン拡散層6S)となっている。
A line-shaped groove Z extending in the x direction is formed in the
そのため、溝Zを層間絶縁膜10内に形成する際に、ソース線コンタクト領域SA表面が層間絶縁膜10のエッチング条件下にさらされても、ソース線コンタクト領域SAとしてのソース/ドレイン拡散層6Sの平坦性は確保される。それゆえ、ソースドレイン拡散層6S上に形成されたソース線コンタクトLIの底面は、平坦になる。
Therefore, when the trench Z is formed in the
ビット線コンタクトBCは、ソース線コンタクトの形成工程に、ソース線コンタクトLIと同時に、素子分離絶縁膜9によって分離されているアクティブ領域AA(ビット線コンタクト領域)内の各々に、層間絶縁膜10内に形成されたコンタクトホールを経由して、接続される。但し、ビット線コンタクトBCは、ソース線コンタクトLIとは形状が異なるため、ビット線コンタクトBCは、ソース線コンタクトLIとは別途の工程で形成しても良い。
The bit line contact BC is formed in the
そして、層間絶縁膜10上に、第1メタル配線層M0が形成される。ソース線コンタクトLIに接続されるメタル配線層M0は、ソース線SLとして機能する。また、ビット線コンタクトBCに接続されるメタル配線層M0は、後の工程で形成されるビット線に対する中間層として機能する。メタル配線層M0及び層間絶縁膜10上に、層間絶縁膜11が形成される。
Then, a first metal wiring layer M0 is formed on the
この後、層間絶縁膜12及びビット線BLが形成される。ビット線BLの形成工程は、例えば、アクティブ領域及びワード線(コントロールゲート電極)の形成工程と同じく、側壁加工技術を用いられる。但し、側壁加工技術をビット線BLの形成工程に用いる場合、アクティブ領域の形成工程及びワード線の形成工程とは異なり、側壁マスクをマスクとして、層間絶縁膜12内にy方向に延在する溝が形成される。そして、この形成された溝にメタル材を埋め込むダマシン技術が用いられて、ビット線BLが形成される。尚、フォトリソグラフィー技術を用いて、ビット線BLを形成しても良い。
Thereafter, the
また、ビット線BLとメタル配線層M0を接続するためのビアコンタクトは、層間絶縁膜12が堆積される前に、層間絶縁膜11内に形成しても良いし、ビット線BLの形成と同時に、層間絶縁膜11内に別途形成したコンタクトホール内に、ダマシン技術を用いて埋め込んでも良い。
Further, the via contact for connecting the bit line BL and the metal wiring layer M0 may be formed in the
以上のように、本実施形態に係る不揮発性半導体メモリであるフラッシュメモリが作製される。 As described above, the flash memory that is the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment is manufactured.
本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造方法においては、側壁加工技術による側壁マスク43を用いたアクティブ領域AAの形成工程の前に、ソース線コンタクト領域SA上に、x方向に延在するライン状のレジストマスク47が形成される。そして、側壁マスク43とレジストマスク47に基づくパターンを用いて、半導体基板1に対してエッチングを行い、露光による加工限界寸法よりも小さな寸法の複数のアクティブ領域が形成される。
In the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the first embodiment of the present invention, the source region contact area SA is formed before the step of forming the active area AA using the
この際、x方向に延在するレジストマスク47によってパターニングされた部分、つまり、ソース線コンタクト領域SA内においては、側壁マスクをマスクとしたエッチングは実行されない。それゆえ、ソース線コンタクト領域SA内にトレンチ及び素子分離絶縁膜9は形成されず、ソース線コンタクト領域SAは、x方向に並んで配置されている複数のアクティブ領域(メモリセルユニット形成領域)AAで共有されたx方向に延在する1つの半導体領域(拡散層領域)となる。
At this time, in the portion patterned by the resist
本実施形態では、ソース線コンタクト領域SA上の層間絶縁膜10内に、LI構造のソース線コンタクトを埋め込む溝Zを形成する際に、ソース線コンタクト領域SAが層間絶縁膜10に対するエッチング条件にさらされても、この領域SA内には素子分離絶縁膜が設けられていないので、ソース線コンタクト領域SA表面の平坦性は確保される。これによって、LI構造のソース線コンタクトLIの底面は平坦になる。
In the present embodiment, the source line contact region SA is exposed to etching conditions for the
このように、本実施形態では、ソース線コンタクト領域SA内において、素子分離絶縁膜が、コンタクト形成時にエッチングにされて膜厚が小さくなり、素子分離絶縁膜上端がアクティブ領域上端より半導体基板側に後退することはない。また、本実施形態では、LI構造のソース線コンタクトLIの底面が、アクティブ領域AAのx方向の側面と接触することはない。 As described above, in the present embodiment, in the source line contact region SA, the element isolation insulating film is etched during contact formation to reduce the film thickness, and the upper end of the element isolation insulating film is closer to the semiconductor substrate than the upper end of the active region. There is no retreat. In the present embodiment, the bottom surface of the source line contact LI having the LI structure does not contact the side surface in the x direction of the active area AA.
それゆえ、上述の製造方法によって作製されたフラッシュメモリは、素子分離絶縁膜の耐圧の低下や、リーク電流の増加は生じない。 Therefore, the flash memory manufactured by the above-described manufacturing method does not cause a decrease in the breakdown voltage of the element isolation insulating film or an increase in leakage current.
したがって、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造方法によれば、素子特性の劣化を防止できる。 Therefore, according to the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the first embodiment of the present invention, it is possible to prevent deterioration of element characteristics.
(2) 第2の実施形態
図41乃至図43を用いて、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体メモリについて、説明する。尚、第1の実施形態で述べた部材と同一の部材については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
(2) Second embodiment
A nonvolatile semiconductor memory according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態と第1の実施形態との相違点は、ソース線コンタクトの形状である。第1の実施形態においては、x方向に延在するライン状のソース線コンタクトLIが用いられていた。
これに対して、本実施形態においては、ソース線コンタクトSCは、それぞれ独立して、x方向に配列されたコンタクトプラグである。本実施形態のソース線コンタクトSCは、例えば、x方向に配列された1つのアクティブ領域(NANDセルユニット)おきに、ソース線コンタクト領域SA内に、配置される。
The difference between the present embodiment and the first embodiment is the shape of the source line contact. In the first embodiment, the line-shaped source line contact LI extending in the x direction is used.
On the other hand, in the present embodiment, the source line contacts SC are contact plugs arranged in the x direction independently of each other. For example, the source line contact SC of the present embodiment is arranged in the source line contact region SA every other active region (NAND cell unit) arranged in the x direction.
本実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造方法は、第1の実施形態に述べた製造方法と実質的に同じである。但し、本実施形態においては、ソース線コンタクト領域SA上の層間絶縁膜10にライン状の溝が形成されるのではなく、ソース線コンタクト領域SA内の所定箇所に、コンタクトホールが層間絶縁膜10内にそれぞれ形成される。そして、このコンタクトホール内に、ソース線コンタクトSCが埋め込まれる。これらのソース線コンタクトSCは、例えば、ビット線コンタクトBCと同時に形成される。
The manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method described in the first embodiment. However, in the present embodiment, a line-shaped groove is not formed in the
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ソース線コンタクトSCが設けられるソース線コンタクト領域SAは、x方向に延在する1つの半導体領域(ソース/ドレイン拡散層6S)であり、x方向に並んで配列されているアクティブ領域(第2アクティブ領域)によって接続されている。
本実施形態においては、このソースコンタクト領域SA内に、それぞれ独立した複数のソース線コンタクトSCが設けられる。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the source line contact region SA in which the source line contact SC is provided is one semiconductor region (source /
In the present embodiment, a plurality of independent source line contacts SC are provided in the source contact region SA.
第1の実施形態のように、ライン状のソース線コンタクトLIを用いた場合には、ビット線コンタクトBCとソース線コンタクトLIはそれらの形状が異なるため、底部の面積が異なる。これに起因して、層間絶縁膜10に対するエッチング速度に、ビット線コンタクト側とソース線コンタクト側とで差異が生じ、ビット線コンタクトBCとソース線コンタクトLIとの半導体基板1に対するエッチングの終点を同一とすることは困難である。
When the line-like source line contact LI is used as in the first embodiment, the bit line contact BC and the source line contact LI have different shapes, and therefore the bottom area is different. As a result, the etching rate for the
これに対して、本実施形態のように、ソース線コンタクトSCの形状がビット線コンタクトBCの形状と同じであれば、ビット線コンタクトBCとソース線コンタクトSCとを同じ工程、且つ、同一の終点で加工できる。 On the other hand, if the shape of the source line contact SC is the same as the shape of the bit line contact BC as in this embodiment, the bit line contact BC and the source line contact SC are processed in the same process and the same end point. Can be processed.
また、側壁加工技術を用いて形成され、素子分離絶縁膜によって分離されたアクティブ領域において、アクティブ領域のそれぞれに独立したコンタクトプラグを接続する場合、コンタクトプラグとアクティブ領域(コンタクト領域)との合わせずれが生じると、それらの接触面積が低減し、接触部分の寄生抵抗が増大する。
しかし、本実施形態によれば、ソース線コンタクト領域SAは、x方向に沿って配置される複数のアクティブ領域(第2アクティブ領域)によって接続された1つの半導体領域であるため、コンタクトプラグSCとコンタクト領域SAとの合わせずれが発生することはない。それゆえ、寄生抵抗による素子特性の劣化も生じない。
In addition, when an independent contact plug is connected to each of the active regions in the active region formed using the sidewall processing technique and separated by the element isolation insulating film, the misalignment between the contact plug and the active region (contact region) When this occurs, the contact area is reduced, and the parasitic resistance of the contact portion is increased.
However, according to the present embodiment, the source line contact region SA is one semiconductor region connected by a plurality of active regions (second active regions) arranged along the x direction. Misalignment with the contact area SA does not occur. Therefore, deterioration of element characteristics due to parasitic resistance does not occur.
したがって、本発明の第2の実施形態によれば、不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の特性の劣化を抑制できる。さらに、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体メモリによれば、不揮発性半導体メモリの製造工程を削減できる。 Therefore, according to the second embodiment of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the nonvolatile semiconductor memory (flash memory). Furthermore, according to the nonvolatile semiconductor memory according to the second embodiment of the present invention, the manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory can be reduced.
(3) 第3の実施形態
図44乃至図46を用いて、本発明の第3の実施形態について説明する。尚、第1及び第2の実施形態と同一部材に関しては、同一符号を付し、詳細な発明は省略する。
(3) Third embodiment
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same member as 1st and 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed invention is abbreviate | omitted.
(a) 構造
図44及び図45を用いて、本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の構造について、説明する。図44はメモリセルアレイの全体構成を示し、図45は図44のXLV−XLV線に沿う断面構造を示している。尚、本実施形態において、メモリセルMC及び選択トランジスタSTS,STDの構造、ソース線コンタクトLI,SCの形状は、第1又は第2の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
(A) Structure
The structure of the nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 44 shows the overall configuration of the memory cell array, and FIG. 45 shows a cross-sectional structure taken along line XLV-XLV in FIG. In the present embodiment, the structure of the memory cell MC and the selection transistors STS and STD and the shape of the source line contacts LI and SC are the same as those in the first or second embodiment, and thus description thereof is omitted here. .
第1及び第2の実施形態で述べたフラッシュメモリのように、ループカットを行ったマスクパターンでは、アクティブ領域のy方向の終端部は、先細りや欠けが発生し、これによりダストが発生する。その結果、フラッシュメモリにダスト不良が発生するという問題がある。また、このダスト不良によって、製造歩留まりが低下するという問題もある。 As in the flash memory described in the first and second embodiments, in the mask pattern in which the loop cut is performed, the end portion in the y direction of the active region is tapered or chipped, thereby generating dust. As a result, there is a problem that dust defects occur in the flash memory. Further, there is a problem that the manufacturing yield is reduced due to the dust defect.
それらの問題を防止するため、本実施形態のフラッシュメモリは、アクティブ領域AAのy方向の終端部に、y方向に延在する延設部70A,70Bが設けられている。この延設部70A,70Bは、例えば、半導体基板1上に導電層3Zが形成され、導電層3Zが2つの絶縁膜2Z,4Zに挟まれた構造を有している。導電層3Zは、フローティングゲート電極3Aと同じ材料から構成される。また、半導体基板1上の絶縁膜2Zは、ゲート絶縁膜2Aと同じ材料から構成され、導電層3Z上の絶縁膜4Zはゲート間絶縁膜4Aと同じ材料から構成される。
In order to prevent these problems, the flash memory of this embodiment is provided with extending
このように、延設部70A,70Bを設けることで、アクティブ領域のy方向の終端部が独立したパターンとならないので、アクティブ領域の終端部の先細りや欠けを防止できる。それゆえ、アクティブ領域AAの終端部からのダスト不良を防止でき、このダスト不良による製造歩留まりの低下も抑制できる。
As described above, by providing the extending
また、本発明の実施形態においては、後述の製造方法によって、延設部70A,70Bを形成するための工程とx方向に延在するソース線コンタクト領域を形成するための工程を同時に実行できる。
In the embodiment of the present invention, the process for forming the extending
尚、延設部70A,70Bを介して、x方向に隣接する複数のアクティブ領域AAが電気的に接続されてしまう。しかし、フラッシュメモリの動作時において、ダミー線DCGをオフ又はフローティング状態にすることで、延設部70A,70Bはメモリセル等が設けられたブロックBLOCK1〜BLOCKnと電気的に分離され、回路動作上の問題は生じない。
Note that a plurality of active areas AA adjacent in the x direction are electrically connected via the extending
したがって、本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体メモリによれば、素子特性の劣化を抑制できると共に、製造歩留まりの低下を抑制できる。さらには、本実施形態に係る不揮発性半導体メモリによれば、製造工程を簡略化できる
(b) 製造方法
以下、本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造方法について、説明する。尚、第1の実施形態で述べた製造方法と同様の工程においては、詳細な説明は省略する。
Therefore, according to the non-volatile semiconductor memory according to the third embodiment of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the element characteristics and the decrease in the manufacturing yield. Furthermore, according to the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment, the manufacturing process can be simplified. (B) Manufacturing method
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the third embodiment of the present invention will be described below. Note that detailed description of steps similar to those in the manufacturing method described in the first embodiment is omitted.
図12乃至図26に示す工程と同様の工程を用いて、第1マスク層40上に、側壁マスク43が形成される。そして、ソース線コンタクト領域SA上方を覆うように、第1レジストマスク47Aが、第1マスク層40上及び複数の側壁マスク43上に形成される。
A
これと同時に、本実施形態では、図22に示すレジストマスク47(図46中では、レジストマスク47Aと図示)に加え、図46に示すように、複数の側壁マスク43のy方向の終端部を覆うように、x方向に延在するライン状の第2レジストマスク47Bが形成される。この際、複数の側壁マスク43のy方向の終端部のx方向に沿う断面は、図24に示す断面図と同様になっている。
At the same time, in this embodiment, in addition to the resist
レジストマスク47Bはx方向に延在したライン状にパターニングされており、このx方向に延在したライン状のレジストマスク47Bが、y方向に延在している側壁マスク43のy方向の終端部と交差するように、第1マスク層40上および側壁マスク43上に形成される。
The resist
レジストマスク47Bのx方向の終端部は、例えば、マスク45上に位置する。また、レジストマスク47Bのy方向における一方向(メモリセルアレイの外側)の側面は、例えば、マスク45のy方向の終端部とほぼ一致、又は、マスク層45の終端部よりも外側に位置する。このようにレジストマスク47Bを形成するのは、アクティブ領域のy方向の終端部における欠けを効果的に防止できるからである。尚、レジストマスク47Bのy方向の寸法(線幅)は、例えば、最小加工寸法F以上である。但し、レジストマスク47Bに対して、スリミング処理を施して、最小加工寸法Fより小さい寸法(線幅)にしても良い。
An end portion in the x direction of the resist
この後、図27乃至図36に示す工程と同様の工程を用いて、第1マスク層40に対するパターニング及びアクティブ領域の形成が実行される。
第1マスク層40に、側壁マスク43及び第1レジストマスク47Aのパターンに加え、第2レジストマスク47Bのパターンが転写され、メモリセルアレイ100内のy方向の終端部に、x方向に延在する第1マスク層が残存する。
Thereafter, patterning and formation of an active region for the
In addition to the pattern of the
この第1マスクのパターンに基づいて、アクティブ領域AA及びソース線コンタクト領域SAの形成と同時に、メモリセルアレイ100内に設けられた複数のアクティブ領域のy方向の終端に、x方向に延在する延設部となる導電層3Zが形成される。
Based on the pattern of the first mask, at the same time as the formation of the active area AA and the source line contact area SA, the extension extending in the x direction at the end of the plurality of active areas provided in the
この後、図37乃至図40を用いて説明した工程と同様の工程によって、ゲート間絶縁膜4A,4Bが形成され、導電層3Z上に、ゲート絶縁膜4Aと同じ材料からなる絶縁膜4Zが形成される。これによって、2つの絶縁膜2Z,4Zと導電層3Zとから構成される延設部70A,70Bが形成される。そして、コントロールゲート電極材の堆積の後、ゲート加工によって、メモリセルMCのゲート電極3A,5Aが形成される。これに続いて、ソース/ドレイン拡散層6Aが形成される。但し、延設部70A,70Bが設けられた領域においては、延設部3Z上の導電材(コントロールゲート電極材)が除去される。
Thereafter, inter-gate insulating
この後、図4乃至図11に示す工程と同様の工程を用いて、コンタクトLI,SC,BC、ソース線SL及びビット線BLが形成される。
以上の工程によって、本実施形態に係るフラッシュメモリが作製される。
Thereafter, contacts LI, SC, BC, source line SL, and bit line BL are formed using the same processes as those shown in FIGS.
The flash memory according to this embodiment is manufactured through the above steps.
本実施形では、アクティブ領域のy方向の終端部に、x方向に並んで配置される複数のアクティブ領域AAで共有される延設部70A,70Bが設けられている。これによって、アクティブ領域のy方向の終端部が独立したパターンとならないので、アクティブ領域の終端部の先細りや欠けを防止でき、ダストの発生が防止される。
In the present embodiment, extending
また、本実施形態では、延設部の形成工程をソース線コンタクト領域に対するパターニング及び加工と同時に実行できるため、製造工程が増加するのを防止できる。 Further, in the present embodiment, since the extension portion forming process can be performed simultaneously with the patterning and processing of the source line contact region, it is possible to prevent an increase in the manufacturing process.
したがって、本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)の製造方法によれば、素子特性の劣化を防止できる不揮発性半導体メモリを提供できると共に、製造工程の簡略化を図ることができる。 Therefore, according to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory (flash memory) according to the third embodiment of the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory capable of preventing deterioration of element characteristics and simplify the manufacturing process. be able to.
3. その他
本発明の実施形態によれば、素子特性の劣化を防止できる。
3. Other
According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent deterioration of element characteristics.
本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The example of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying each component without departing from the gist thereof. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the above-described embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.
1:半導体基板、2A:トンネル絶縁膜、2B:ゲート絶縁膜、3A:フローティングゲート電極、4A:ゲート間絶縁膜、5A:コントロールゲート電極、6A,6D,6S:ソース/ドレイン拡散層、3B,5B:ゲート電極、9:素子分離絶縁膜、10,11,12:層間絶縁膜、LI,SC:ソース線コンタクト、SL:ソース線、BC:ビット線コンタクト、BL:ビット線、M0:メタル配線層、V1:ビアコンタクト、40,40A,40B:第1マスク層、41:芯材、43,53:側壁マスク、47,47A,47B,57:レジストマスク、50:第2マスク層、70A,70B:延設部、MC:メモリセル、STS,STD:選択トランジスタ、AA:アクティブ領域、STI:素子分離領域、SA:ソース線コンタクト領域。 1: semiconductor substrate, 2A: tunnel insulating film, 2B: gate insulating film, 3A: floating gate electrode, 4A: intergate insulating film, 5A: control gate electrode, 6A, 6D, 6S: source / drain diffusion layer, 3B, 5B: Gate electrode, 9: Element isolation insulating film, 10, 11, 12: Interlayer insulating film, LI, SC: Source line contact, SL: Source line, BC: Bit line contact, BL: Bit line, M0: Metal wiring Layer, V1: via contact, 40, 40A, 40B: first mask layer, 41: core material, 43, 53: sidewall mask, 47, 47A, 47B, 57: resist mask, 50: second mask layer, 70A, 70B: Extension portion, MC: Memory cell, STS, STD: Selection transistor, AA: Active region, STI: Element isolation region, SA: Source line contour Door area.
Claims (5)
前記メモリセルアレイ内に第1方向に沿って並んで設けられ、露光による加工限界より小さい寸法を有する複数の第1アクティブ領域と、
前記複数のアクティブ領域内の各々に設けられ、第1方向と交差する第2方向に沿って電流経路が直列接続されるメモリセル及び選択トランジスタを備えるメモリセルユニットと、
前記メモリセルユニットの一端に接続され、前記第1方向に延在する直線状のコンタクトと、を具備し、
前記直線状のコンタクトが設けられる領域は、複数の第2アクティブ領域によって、前記複数の第1アクティブ領域が接続された1つの半導体領域であり、
前記直線状のコンタクトの底面は平坦である、
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ。 A memory cell array provided in a semiconductor substrate;
A plurality of first active regions provided in the memory cell array along the first direction and having a size smaller than a processing limit by exposure;
A memory cell unit including a memory cell and a selection transistor provided in each of the plurality of active regions and having a current path connected in series along a second direction intersecting the first direction;
A linear contact connected to one end of the memory cell unit and extending in the first direction;
The region where the linear contact is provided is one semiconductor region in which the plurality of first active regions are connected by a plurality of second active regions,
The bottom surface of the linear contact is flat;
A non-volatile semiconductor memory.
前記直線状のコンタクトの前記第1方向の端部は、前記ダミーアクティブ領域上にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体メモリ。 A dummy active region provided at an end of the memory cell array in the first direction;
3. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein an end portion of the linear contact in the first direction is on the dummy active region. 4.
前記マスク層上に第1方向に並んで配置され、前記第1方向と直交する第2方向に延在するライン状の複数の芯材を形成する工程と、
前記複数の芯材の線幅を露光による加工限界寸法よりも小さくした後、これらの芯材の各々の側面上に側壁マスクを形成する工程と、
前記芯材を除去した後、コンタクト領域上方を覆う前記第1方向に延在する第1レジストマスクを、前記マスク層上及び前記複数の側壁マスク上に形成する工程と、
前記側壁マスク及び前記第1レジストマスクを用いて、前記マスク層にパターニングする工程と、
前記パターニングされたマスク層をマスクとして、前記半導体基板内に、第1方向に並んで配置され、露光による加工限界寸法よりも小さな線幅を有する複数のアクティブ領域と、前記複数のアクティブ領域で共有される前記第1方向に延在するコンタクト領域とを形成する工程と、
を具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法。 Forming a mask layer above the semiconductor substrate;
Forming a plurality of line-shaped core members arranged in a first direction on the mask layer and extending in a second direction orthogonal to the first direction;
Forming a sidewall mask on the side surface of each of the core materials after making the line width of the plurality of core materials smaller than the processing limit dimension by exposure; and
Forming a first resist mask extending in the first direction covering the upper part of the contact region after removing the core material on the mask layer and the plurality of sidewall masks;
Patterning the mask layer using the sidewall mask and the first resist mask;
Using the patterned mask layer as a mask, a plurality of active regions arranged in the first direction in the semiconductor substrate and having a line width smaller than a processing limit dimension by exposure are shared by the plurality of active regions. Forming a contact region extending in the first direction,
A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory, comprising:
前記第2レジストマスクを用いて、前記側壁マスク及び前記第1レジストマスクのパターニングと同時に、前記マスク層にパターニングする工程と、
前記パターニングされたマスク層をマスクとして、前記アクティブ領域及びコンタクト領域の形成と同時に、前記複数のアクティブ領域の第2方向の終端部に繋がった延設部を形成する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項4に記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。 Forming a second resist mask covering the end of the sidewall mask in the second direction on the mask layer and the plurality of sidewall masks;
Patterning the mask layer simultaneously with patterning the sidewall mask and the first resist mask using the second resist mask;
Using the patterned mask layer as a mask, simultaneously forming the active region and the contact region, and simultaneously forming an extended portion connected to a terminal portion in the second direction of the plurality of active regions;
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 4, further comprising:
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